【应用】功耗仅100mW的SM-PWM-01C粉尘检测传感器为智能新风机中提供解决方案

时间： 2019-08-01 来源：世强

技术问答

近几年由于雾霾的影响，越来越多的新风净化产品走入千家万户，这类产品虽然各不相同，但是其原理大致相同，大多数都是通过滤网对空气过滤的方式实现滤除空气中的颗粒物，主要指标有粉尘、PM2.5等，在新风净化产品中通过加入检测传感器的方式可以实时的检测空气状态（滤网前端的粉尘检测传感器），然后通过检测数据控制新风机的运行，这样既可让用户直观的看出空气质量，同时也可以科学合理的控制新风净化设备的运行，实现更加高效节能的空气净化能效。

接下来本文介绍一种使用AMPHENOL SENSORS（安费诺）的SM-PWM-01C型粉尘检测传感器在中低端智能新风机中的应用，本智能新风机主要由2个粉尘检测传感器、温湿度传感器、PTC加热组件、主控芯片、电源管理、WiFi模组、轴流风扇、滤网等组成，其电气部件构成框图如下图1所示。

图1 智能新风机主要电气部件构成框图

如上图1中所示，本智能新风机主要用于室内空气净化，主要通过安装与滤网前后端的两个粉尘传感器检测空气中的颗粒物含量，主控芯片根据传感器的检测数据控制轴流风扇运行，使得空气经过滤网实现对空气中的颗粒物过滤实现净化操作，并根据两个传感器的检测数据判断滤网的过滤效果及滤网剩余使用寿命，同时新风机可以将传感器的检测数据、风扇运行状态、PTC加热组件状态等新风机运行的主要参数通过WiFi上传到云端服务器，用户可以使用手机实现对新风机的操作，进一步提升用户的使用体验。

在本新风机中，粉尘传感器是控制本新风机智能化运行的关键部件，主要用于检测室内空气中的粉尘含量参数，因此该传感器的性能参数决定了本智能新风机检测出的空气质量参数是否准确以及新风机是否能高效节能的运行；同时本智能新风机定位于中低端的空气净化产品，因此各部件的成本在选型时也需要重点考虑，综合上述两点，本新风机选择使用Amphenol sensors（安费诺）的SM-PWM-01C型粉尘检测传感器。

图2 SM-PWM-01C粉尘检测传感器产品图

Amphenol sensors（安费诺）的SM-PWM-01C是一款利用光学方法检测空气中粉尘浓度的粉尘检测传感器，其内部检测原理框图如下图3所示，在粉尘传感器中有一个红外发光二极管和一个光接收传感器，两者间的光轴相交，当带灰尘的气流通过光轴相交的交叉区域，粉尘对红外光反射，反射的光强与灰尘浓度成正比。光接收传感器检测到灰尘反射的红外二极管发射的红外光，经信号调理电路，输出反应灰尘浓度的脉宽调制信号（PWM），这种方式较为简单可靠，且成本也相对较低，比较适合用于本智能新风机。

图3 SM-PWM-01C内部检测原理框图

SM-PWM-01C采用DC-5V的供电方式，功耗小于100mW，采用PWM (pulse width modulation) 输出 (低脉冲输出) ，通过P1（小颗粒，1-2um）和P2（大颗粒，3-10um）两组脉冲输出的方式实现小颗粒物及大颗粒物的浓度参数输出，低脉冲的宽度比例标识颗粒物浓度，整体结构紧凑、质量轻(W59x H46x D18 mm, ～20g) ，传感器的接线接口较为简洁，使用较为方便。

图4 SM-PWM-01C输出信号脉冲示意图

因本新风机的主控芯片采用DC-3.3V供电，因此在传感器与主控芯片之间的数据接线需要做电平转换处理，以确保主控芯片对应的引脚不被5V电压损坏，根据传感器输出信号的频率（上图4），这里使用N-MOS实现传感器数据线与主控MCU之间的电平转换，因传感器采用5PIN接口方式，其中PIN5为可不连接的悬空接口，因此设计中采用4P和5P两种接口方式分别连接滤网前端和后端的两个传感器，这样可以方式生产安装时出现安装插线错误，设计的接口及电平转换电路如下图5所示。

图5 SM-PWM-01C传感器接口及电平转换电路

就传感器安装使用方面而言，正确安装的SM-PWM-01C传感器还可以通过加热电阻形成恒定的气流以提高传感器的检测稳定性及可靠性，除此之外，在本新风机中，因轴流风扇工作时会形成强气流对传感器检测产生影响，因此在新风机中将传感器放置于设计特殊设计的空气流通通路中，以避免轴流风扇工作时的强气流对传感器的检测精度影响。

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全部评论（6）

滨海养老会所 Lv7 资深专家 2020-04-01

安费诺这种通过交轴上微粒反光检测微粒密度的传感器，怎么保证传感器在落上灰尘的情况下还能保证精度的？
- Mia_世强回复：灰尘如果落在传感器的光学镜头上会影响测量的精度，因此需要定期的清洁，清洁时可以用酒精或者吸尘器等。详细可以参考规格书给出的说明：Amphenol Sensors(安费诺)Telaire SM-PWM-01C智能粉尘传感器应用笔记
  查看全部1条回复
Timm Lv9. 科学家 2020-04-02

学习
滨海养老会所 Lv7. 资深专家 2020-04-01

这种通过交轴上微粒反光检测微粒密度的传感器，怎么保证传感器在落上灰尘的情况下还能保证精度的？
滨海养老会所 Lv7. 资深专家 2020-04-01

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小沫香油 Lv7. 资深专家 2020-03-10

不错的资料

随心飞翔 Lv7. 资深专家 2020-03-08

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03,SFL-100-5780,SML955-04,SML955-03,SGL324 - 02,SIC209D,SCG01 - F68,SCL-200-5780,CL - 1CL3,SIT604,SEL955-02,SEL955-03,SIT601,SIT602,SEL854 - 01L,SPDI441R - 25F,SPD27-2CK,SRV0805 - 01,SIR765 - 02,SE302F - ZXX,SST753R - 01,SIS - PT04,SIS - PT05,SST662 - 01,SIS - PT03,SEL3315,SEL553 - 03,SEL553 - 02,SIS - ED18,SHB-100-5780,KIR5105J,SIR501G,KE2N23F - XX,SDS1A015 - 02,EL - 1K3,KIT3025S,SWL5050-03,SIS - PT08,SCM02- B38,SIS - PT07,KE2N23F- XX,SIS - PT16,SEL324 - 02,SEP08-W18-2PL,SIS - PT12,KEF302500CB,ST8XX-XX-5780,SIS - ED20,SPDI542R-F4(J),SUVM375-01,SPN - S6TN1,SEL323 - 04L,SST854R-01L,KDT - 6315A,SEL334 - 01,SEL334 - 02,SPDA992-05,SEL334 - 03,SPDI533R - 02,SFL-XX-5780,SPN - S6DN2,SPDI753R-01,OEA-01,SBL-60-5780,SPDI441R - 16F,SIS-PT06(ST),SG-105,SIR501 - C,KIT3035S,SIS - ED04(ST),SST955R - 01,SIR501-C,SCA02 - W713,SF-11,SF-12,SST955R - 02,SBV0805-01,SF-10,SEL955 - 02,SF-13,SEL955 - 03,SF-14,SIS - ED0

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【选型】KODENSHI AUK（可天士）光敏二极管/晶体管、发光二极管、位置检测元件选型指南

目录- 光敏/发光器件规格快速参考光敏/发光器件外形图光敏二极管 PIN型光敏二极管光敏二极管阵列光敏晶体管达林顿型晶体管位置检测元件 GaAlAs红外发光二极管 GaAs红外发光二极管 AlGaInP红外发光二极管蓝紫光发光二极管

型号- EL-23G,SD-102,SD-101,SPDA10-A,ML-1CL3,SST324R-01,SD-503,SPIN12-K,SRCL552-910,SD-103,ST601,BL15-1212,HP-2MLR,ST-1MLA,EL-1K3,EL6F11,ST-1MLB,SEL3315,CL-304L,HPI-210,HPI304R4L,SP-1CL3R2,HPI2464,HP2FR4,SPDI552-01,EL333,HPI23G,ST333R4F,KSP-1MLR2,PT23G,SD-612,SST5001,EL-1CL3,BL15-1101,SRCL552-880,SP-1CL3,SST3315R4,SST533R-01,SST533R-02,SST533R-03,SP-1ML,SSD57,EL325,SPDA992-01,SD-201,HPI-1KL5,HPI6FER2,EL-1ML2,SST533R-04,KEL511,KFL-1ML-N,SD-202,HPI2C,KEL-3001A,HP-2ML,HPI5FCR2,SPDE52-J,SPDD92-J,KEL3001A,SRCL552-865,KDT2001,KET511,CL-1CL3,SD-112F2,SBVL955-01,EL302,HPI6FFR4,KEL1001L,CL-1KL3,KST-0315A,HPI6FFR2,SD-306,CL-1KL7,KEL3002A,ST-1KB,KBL-1KL3,SD-303,SST333R4F1,HPI2CR2,BL05-1211,HP-3ML,SPD862-01,ST-1KLA,ST333R4,HPI210,SEL742-01,KDS1001AF2,KDT3002A,ST23G,EL305,SEL533-01,ML-1K3,SST955R-03,SST955R-02,KDT-3001A,SST955R-01,SEL533-03,HPI2464R5,HP-3MLR2,SUV-M-01,SST955-01,HPI-2464R5,HPI610A,HP601,HP202,SPDI433-01,ST-1MLBR2,HPS304AL,SPDI754-03,SP-3ML,SEL5001,KDP6004A,SST662-01,ST309,HP5FR2,EL-1KL5,HP5FR4,KDT-3002A,EL-1KL3,CL-203,SEL324-01,HPI6FGR4,ST-1CL3H,ST302,CL-207,CL-208,CL-209,KEM5001R,SD-402,ST305,HP333,KEL55L,KDT5001A,SP1CL3,SUV455-03,SPDA11-H,SPDI955R-02F,HP304L,SML955-04,SML955-03,SD-112,SD-506F,HPI-2464,KEL-209A,SP-45ML,SEL955-01,SRCL552-940,SEL955-04,HPI6FH,KBL23G,SEL955-02,SEL955-03,ST333R4F1,SP1CL3R2,BL05-1101,PT304R2L,ST-1MLAR2,KDT3001A,HPI-1K1,SPIN30-K,KEL5315C,SPDI754R-01,ST-1KL3A,SPDI752-01,ST-1KL3B,SP-1KL,SPD27-2CK,HPI307,KHP2032,SP-2ML

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APM10 Particulate matter sensor Datasheet

型号- APM10

数据手册 - 奥松电子 - Jul., 2024 PDF 英文下载查看更多版本

Amphenol Sensors(安费诺) 汽车传感器选型指南

目录- 汽车传感器解决方案介绍车厢空气质量系列传感器排放处理系列传感器新能源汽车传感器应用测量汽车应用中最为关键的参数

型号- SM-UART-01L,PT200,T6703,TPMS,DPS,G-CAP2,SM-UART-01D,A2103,NPI-19,T6713,A-2102,EGR,A-2103,NPP-301,GE-1935,A-2121,ZTP,DPF,SM-UART-01L+,SM-PWM-01C,NPX1

选型指南 - AMPHENOL SENSORS PDF 中文下载

积极响应5月正式实施的空气净化器新国标，奥松电子为空气净化器推出成熟的传感器解决方案

新标明确净化器应去除颗粒物、气态污染物、微生物及其他污染物等，为让消费者有更明确的认知，奥松电子为智能空气净化器设计一套成熟的传感器解决方案。在内部集成空气质量传感器、PM2.5传感器、二氧化碳传感器、温湿度传感器、TVOC传感器等。

原厂动态发布时间 : 2023-04-12

APM10激光颗粒物传感器说明书

型号- APM10

数据手册 - 奥松电子 - 2024年07月 PDF 中文下载查看更多版本

Amphenol Sensors(安费诺)/Telaire 空气质量传感器选型指南

目录- OEM CO2模块 OEM集成智能粉尘传感器 OEM恶劣环境传感器空气质量工程开发工具包其他传感技术

型号- T6613-X,SM-UART-01L,T6715,T6615,T6703,T6615-X,T3000,T9602,T61715,T6715-X,T61703,SM-PWM-01S,T6700,T61713,T6713-X,T6600,T6713,T61700,T6613,SM-PWM-01C-JS,AM-PWM-01C-JS,T6000,T6715X,SM-PWM-01C

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